Genetic Equilibrium Definition

Genetic equilibriumは、時間の経過とともに集団内の静的または不変の対立遺伝子頻度の状態を記述するために使用される用語で 典型的には、自然集団では、対立遺伝子の頻度は、世代が経過し、異なる力が集団に作用するにつれてシフトする傾向がある。 これは、自然選択、遺伝的ドリフト、突然変異など、対立遺伝子の頻度を強制的に変化させる多くの要因によって引き起こされる可能性があります。 しかし、集団が遺伝的平衡状態にある場合、これらの力は存在しないか、互いに相殺される。 以下の例は、モデリングの文脈と自然の文脈からの遺伝的平衡を示しています。

遺伝的平衡の例

ハーディ-ワインバーグ平衡

人口動態をモデル化するとき、科学者はしばしばハーディ-ワインバーグモデルを使用します。 この式は、母集団内の対立遺伝子の頻度を取り、交配中の対立遺伝子の分布をシミュレートするために、Punnett squareの原理を使用してそれらを乗算します。 このモデルの写真を下に見ることができます。この図は、2つの対立遺伝子（A）と（a）を持つ1つの遺伝子に従います。 各対立遺伝子の対立遺伝子頻度は、「ｐ」および「ｑ」によって表される。 Hardy-Weinbergモデルによれば、これらの対立遺伝子の頻度は、外部の影響なしに世代ごとに変化しません。 言い換えれば、遺伝的平衡は、自然選択や遺伝的ドリフトのようなものがない場合に発生します。 （A）および（a）がシステム内の唯一の対立遺伝子である場合、（a）に追加される（A）の頻度は1でなければなりません。 したがって、遺伝的平衡のシステムでは、子孫における遺伝子型の頻度は、対立遺伝子の頻度を乗じて推定することができる。 ホモ接合優性個体（Ａ Ａ）は、ｐ２または（Ａ）の２乗の頻度によって推定することができる。 遺伝的平衡では、それらはq2によって推定することができる。 ヘテロ接合個体は2pqによって推定することができる。 遺伝的平衡では、各遺伝子のすべての遺伝子型頻度の合計は1である。 数学的には、p2+2pq+q2=1です。

1900年代初頭、継承の科学は新しく刺激的な分野でした。 Gregor Mendelは1800年代に、生物が各遺伝子の2つのコピーを持っていることを示しました。 これらのコピーは、異なる形態、または対立遺伝子で来ることができます。 しかし、科学者たちは、対立遺伝子が時間の経過とともにどのように変化するかについてのより大きな疑問にまだ取り組んでいました。 当時の根本的な問題の1つは、遺伝子が互いにどのように相互作用しているか、特に優性遺伝子と劣性遺伝子を理解することでした。 優性対立遺伝子が集団において自然に増加すると一部の人によって仮定された。 これは、数学を使用していくつかの科学者によって独立して反証されました。 しかし、ハーディとワインバーグだけが一般的に彼らの名前を法律に添付しています。 この理想化された状況における遺伝的平衡は、一般にハーディ-ワインバーグ平衡と呼ばれる。選択のバランスをとることによる遺伝的平衡

自然界では、物事はハーディ-ワインバーグモデルで行われた仮定ほど完璧ではありません。

遺伝的平衡

自然界では、物事は決して完璧ではありません。 これは、遺伝的平衡が存在できないことを意味するものではありません。 実際には、自然選択に直面して遺伝的平衡が維持されるシナリオを考えるのは簡単です。 選択は、単に存在する異なる対立遺伝子に均等に適用されなければならない。 このようにして、対立遺伝子の頻度は維持され、集団は遺伝的平衡にとどまる。

これは、動物の仮説的なグループによって実証することができます。 私たちの目的のために、我々は彼らの色をコードする遺伝子のための唯一の二つの対立遺伝子を持つバッタの集団を検討します。 緑のための一つの対立遺伝子コード：Cg。 Cb対立遺伝子はブラウンをコードしている。 いずれかの対立遺伝子のホモ接合個体はその色になります。 しかし、私たちの仮説的なケースでは、ヘテロ接合個体（CgCb）が一部を緑色にし、一部を茶色にするふりをしてください。 フィールドは、バッタの各タイプの等しい部分で、これらのバッタでいっぱいです。

今、新しい捕食者がフィールドに導入されました。 それが行くようにバッタを拾って、フィールド上の鳥の急襲。 鳥はその獲物を選ぶために色覚を使用し、固体の緑と茶色のバッタは簡単に拾われます。 ヘテロ接合バッタは自然な迷彩を持っており、鳥には見ることができません。 明らかに、これらの品種は時間の経過とともに選択されるでしょう。 最終的には、これは遺伝子型の分布を変更します。 しかしながら、ホモ接合体が均等に対立遺伝子頻度に対して選択される限り、変化しない。 生物が食べられている間、ヘテロ接合体が選択され、両方の対立遺伝子を含み、比率を維持しているため、対立遺伝子の全体的な比率は変化しない。 したがって、遺伝的平衡は、このバランスのとれた選択に直面しても維持される。集団遺伝学に作用するさまざまな力があります。

ランダム遺伝的平衡

集団遺伝学に作用するさまざまな力があります。

ランダム遺伝的平衡

Hardy-Weinbergはこれらの力が働いていないと仮定していますが、それらがお互いを打ち消す可能性も同様にあります。 Hardy-Weinbergは、集団が選択、突然変異、または対立遺伝子の頻度を混乱させる移住または移住を経験していないと仮定しています。 バッタと同じように、これらの力が互いにバランスをとり、対立遺伝子の頻度を維持できる状況を考案するのは簡単です。選択力が集団から対立遺伝子を積極的に除去しようとしている可能性がありますが、突然変異はそれを集団に保持する可能性があります。

これは、機能していない対立遺伝子によって作成された多くの遺伝的条件に当てはまります。 選択は自然にこれらの変異した対立遺伝子を減らそうとするが、突然変異の速度は集団内のある塩基レベルで疾患を維持する可能性がある。 これは、いくつかの要因の合流によって引き起こされる遺伝的平衡の場合であろう。 また、突然変異が同じ目的を果たす可能性のある様々な他の要因によって容易に置き換えることができる方法を見ることができます。

クイズ

1. 科学者はアルマジロの小さな人口を観察しています。 時間が経つにつれて、この小さな集団の対立遺伝子の頻度は周りにシフトしますが、科学者は変化の原因を特定することはできません。 それはどんな種類の自然選択でもないようです。 人口が遺伝的平衡状態にない理由は次のどれですか？a.遺伝的ドリフトB.新しい捕食者が対立遺伝子をシフトさせているC.科学者は測定が悪い

2. あなたの同級生は、遺伝的平衡は少なくともいくつかの集団が進化しないという証拠であると主張しようとします。 あなたは彼らに何を言いますか？
A.彼らは正しいです！
B.進化は時間の経過とともにプロセスであり、平衡はそのタイムライン上の一点に過ぎない
C. 平衡は進化が終了していることを意味します。

3. 人口には8つのカタツムリがあります。 二つの白いカタツムリ、六つのピンクのカタツムリ、二つの赤いカタツムリがあります。 ピンクのカタツムリはヘテロ接合体です。 この人口は平衡状態にありますか？
A.はい
B.いいえ
c.十分な情報がありません